高中物理鲁科版必修2学案：第6章章末分层突破含解析

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1、章末分层突破知识体系反哺教材IM囚层•知识整台轨這定津:嘴圜轨這「行星运动的规律［面积定律周期定律:①=/表达式:F二②万有引适用条件:贾点或均匀球体力定律I引力常童G的测定:卡文進许实验万有引力定津-：的应用万有引力定津及其宜用••万有引力提供天牛;故圆禺运动的向心力奎妾代换:二芒斤计算天体$.＞：.!/=③=16.7km5预测未知天牛第一宇宦速度巴三个宇=宦速度第二宇宦速度巴•第三宇宦速度七•万有引力提供卫垦做圜同运动的3人造地rMm4斥l：2■：G——=mr——=m—=mr&)球卫星*厂厂［同步卫旻的持点'

2、I人类对太空的不再這求丙个豆理+=对论与二二子论初步高速世界狭义相对论两个瞥两个关系广义柜对论:垃空弯性'紫外灾难量工世界］不连套的能量-_3I物'贡的⑫性假龙［自我校对］①令③7.9km/s④向心力⑤相对性原理⑥光速不变原理⑦时间延缓效应⑧长度收缩效应⑨质速关系⑩质能关系⑪量子⑫波粒二象蟲卷思邸提升层•能力强化深化整合-探究提升。主・1天体质量和密度的计算天体的运动可以近似看成匀速圆周运动，天体质量和密度的计算涉及两种解题思路.(1)利用天体做圆周运动的向心力由万有引力提供，天体的运动遵循牛顿第二定律求解.即9

3、9ITv^r=m—rG47t2r3GT13fV2(2)利用天体表面物体的重力约等于万有引力来求解，即・p=3g4tiGR北京时间2013年12月6日17时53分，在北京航天飞行控制中心的精确控制下，“嫦娥三号”探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道进行绕月飞行.“嫦娥三号”探测器进入轨道后，其运行周期为距离月球表面的高度为力，已知月球的半径为7?,万有引力常量为G.若将“嫦娥三号”探测器的运行轨道看作圆轨道，求：(1)月球质量(2)月球的平均密度.【解析】(1)“嫦娥三号”探测器的运行轨道看作圆轨道，万有引力充当

4、向心力，所以€眾2=m(R+")(孝｝,M3兀（7?+力）‘【答案】(2)月球的平均密度4兀2（/?+加3⑴~面-主曲2“黄金代换”式成立的三种情形对于“黄金代换”式GM=gR绝对不可以理解为只要在地球表面上就能成立，其成立是有条件的.“黄金代换”式成立的一般情形有三种.1.对于地球两极上的物体恒成立处在地球两极上的物体，由于没有随地球自转而做匀速圆周运动，地球对物体的万有引力等于物体的重力.故即有GM=gR2.2.如果忽略地球的自转效应，对于地球表面上任意位置处的物体都成立同一个物体，由于随地球自转而需要的向心

5、力与其自身的重力相比小得多(可以证明)，故可以近似认为舞=哗.当然，如果要计算地球某纬度处的物体随地球自转而需要的向心力时,则不成立・3.对于以环绕速度(e=7.9knVs)运行的近地人造卫星成立这种人造卫星的环绕速度等于第一宇宙速度.对该人造卫星，由万有引力定律可得GMm(/?+/2)2=吨,由于该卫星离地面的高度h《R,所以R+QR,贝IJ在离地面高为力处的重力加速度/=g.故对该卫星而言，可以把G老話吨近似视为即GM=gR2.若有一人造卫星距地面高度为力，地球质量为半径为/?,地面的重力加速度为g,引力常量为

6、G.(1)试分别用力、R、M、G表示该人造卫星的周期八线速度e和角速度①.(2)试分别用力、R、g表示该人造卫星的周期八线速度。和角速度。【解析】此题已明确要求要分别用“h、R、M、G”与“h、R、g”表示人造卫星的周期八线速度d和角速度o如果用M、g、/?进行表示，则必然要用到“GM=gW”・(1)卫星运动由万有引力提供向心力，根据向心力的不同表达形式，有Mm4兀29G(r+/?)2=皿下(R+h)=加爪再=mcoR+h)解得T=2GMGMR+h9CD=GM(R+h)3'(2)由于万有引力提供卫星做圆周运动的向

7、心力，则对离地面高为h处的卫星,有—Mm4兀2,(I八G(r+力)2=m下(R+力)=加爪再=加e(R+h)GMm'又地面上的物体，有辭2(R+疔由以上各式可得(A+A)3,v=g【答案】见解析双星模型1•什么是双星模型宇宙屮往往会有相距较近、质量相差不多的两颗星球，它们离其他星球都较远，因此其他星球对他们的万有引力可以忽略不计.在这种情况下，它们将围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，这种结构叫做双星系统.2.双星模型的特点卜例E1如图6-1所示，质量分别为m和M的两个星球/和B在万有引力作用下都绕0

8、点做匀速圆周运动，星球力和E两者中心之间距离为厶.已知/、B的中心和0三点始终共线./和B分别在O的两侧，引力常量为G.1/A4、、幺“(1)求两星球做圆周运动的周期.(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球力和⑦月球绕其轨道中心运行的周期记为7V但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为％